đồ án tốt nghiệp ngành máy tàu

Máy phát được trang bị kèm theo một bảng công tắc điều khiển chính trên boong và một hệthống điều khiển công suất máy phát.. Số lượng chong chóng x, đối với tàu có lượng chiếm nước, thườ

MỤC LỤC

1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY TÀU 7

1.1.1 Loại tàu, công dụng 7

1.1.2 Vùng hoạt động 7

1.1.3 Cấp thiết kế 7

1.1.4 Các thông số cơ bản phần vỏ tàu 7

1.1.5 Hệ động lực chính 7

1.1.6 Quy phạm áp dụng 8

1.1.7 Công ước quốc tế 8

1.2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG VÀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC 8

1.2.1 Bố trí buồng máy 8

1.2.2 Máy chính 9

1.2.3 Tổ máy phát điện 10

1.3 CÁC THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC KHÁC 12

1.3.1 Dung tích các két 12

1.3.2 Tổ bơm 12

1.3.3 Các tổ quạt 16

1.3.4 Thiết bị phân ly 18

1.3.5 Các thiết bị hệ thống khí nén 19

1.3.6 Nồi hơi 20

1.3.7 Thiết bị đốt rác thải 21

1.3.8 Các thiết bị chữa cháy buồng máy 22

1.3.9 Hệ thống Hidrophore 23

CHƯƠNG 2 SỨC CẢN, THIẾT BỊ ĐẨY 24

2.1 SỨC CẢN 24

2.1.1 Các số liệu cơ bản 24

2.1.2 Công thức Pamiel 24

2.1.3 Kết quả xác định sức cản tàu theo Pamiel 25

2.1.4 Đồ thị sức cản R = f(v) và công suất kéo EPS = f(v) 26

2.1.5 Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng 26

2.2 TÍNH CHONG CHÓNG 27

2.2.1 Vật liệu chế tạo chong chóng 27

2.2.2 Lựa chọn số lượng và chiều quay chong chóng 27

2.2.3 Lựa chọn đường kính chong chóng 27

2.2.4 Lựa chọn vòng quay chong chóng 28

2.2.5 Tính hệ số dòng theo,hệ số hút 28

2.2.6 Lựa chọn số cánh chong chóng( Z ) 31

2.2.7 Lựa chọn tỷ số đĩa () và chiều dày tương đối của cánh() 32

2.2.8 Nghiệm lại công suất tàu 33

2.2.9 Bảng tổng hợp kết quả tính toán theo sơ đồ đã chọn 34

2.2.10 Kiểm tra chong chóng theo điều kiện bền 35

2.2.11 Kiểm tra chong chóng theo điều kiện xâm thực 35

2.2.12 Tính khối lượng chong chóng 36

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ TRỤC 37

3.1 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 37

3.1.1 Số liệu ban đầu 37

3.1.2 Luật áp dụng, tài liệu tham khảo, cấp thiết kế 38

3.1.3 Bố trí hệ trục 38

3.2 TÍNH ĐƯỜNG KÍNH TRỤC 38

3.2.1 Đường kính trục chong chóng 38

3.2.2 Đường kính trục trung gian 40

3.3 CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC 41

3.3.1 Bulông khớp nối trục 41

3.3.2 Chiều dày khớp nối trục 42

3.3.3 Chiều dài bạc trục chong chóng 42

3.4 ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN GỐI ĐỠ 43

3.4.1 Phụ tải tác dụng lên gối đỡ 43

3.4.2 Nghiệm bền trục 46

CHƯƠNG 4 DAO ĐỘNG NGANG 52

4.1 MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP VÀ SƠ ĐỒ TÍNH 52

4.1.1 Mục đích 52

4.1.2 Phương pháp tính 53

4.1.3 Sơ đồ tính 53

4.2 BẢNG TÍNH VÀ KẾT QUẢ 56

4.2.1 Tần số dao động ngang 56

4.2.2 Bảng kết quả tính 58

4.2.3 Kết luận 59

CHƯƠNG 5 CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ 60

5.1 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 60

5.1.1 Số liệu ban đầu 60

5.1.2 Luật áp dụng 60

5.1.3 Cấp thiết kế 60

5.2 HỆ THỐNG BÔI TRƠN 60

5.2.1 Nhiệm vụ và yêu cầu 60

5.2.2 Nguyên lý hệ thống 62

5.2.3 Tính toán hệ thống 64

5.3 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 70

5.3.1 Nhiệm vụ và yêu cầu 70

5.3.2 Tính toán hệ thống 70

5.4 HỆ THỐNG LÀM MÁT 79

5.4.1 Nhiệm vụ và yêu cầu 79

5.4.2 Nguyên lý hệ thống 79

5.4.3 Tính toán hệ thống 80

5.5 HỆ THỐNG KHÔNG KHÍ NÉN 85

5.5.1 HỆ THỐNG KHÔNG KHÍ NÉN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 85

5.5.2 Nguyên lý hoạt động chung 86

5.5.3 Các thiết bị cần thiết trong hệ thống 87

5.5.4 MÁY NÉN KHÍ 91

e Nguyên lý hoạt động 94

5.5.5 Tính toán hệ thống 95

5.6 HỆ THỐNG HÚT KHÔ 96

5.7 HỆ THỐNG CỨU HỎA BẰNG NƯỚC 98

5.8 TÍNH TOÁN THỂ TÍCH TỐI THIỂU CỦA CÁC KÉT DẦU BẨN 100

DANH MỤC BẢNG, ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ 1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY TÀU 7

1.1.1 Loại tàu, công dụng 7

1.1.2 Vùng hoạt động 7

1.1.3 Cấp thiết kế 7

1.1.4 Các thông số cơ bản phần vỏ tàu 7

1.1.5 Hệ động lực chính 7

1.1.6 Quy phạm áp dụng 8

1.1.7 Công ước quốc tế 8

1.2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG VÀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC 8

1.2.1 Bố trí buồng máy 8

1.2.2 Máy chính 9

1.2.3 Tổ máy phát điện 10

1.3 CÁC THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC KHÁC 12

1.3.1 Dung tích các két 12

1.3.2 Tổ bơm 12

1.3.3 Các tổ quạt 16

1.3.4 Thiết bị phân ly 18

1.3.5 Các thiết bị hệ thống khí nén 19

1.3.6 Nồi hơi 20

1.3.7 Thiết bị đốt rác thải 21

1.3.8 Các thiết bị chữa cháy buồng máy 22

1.3.9 Hệ thống Hidrophore 23

CHƯƠNG 2 SỨC CẢN, THIẾT BỊ ĐẨY 24

2.1 SỨC CẢN 24

2.1.1 Các số liệu cơ bản 24

2.1.2 Công thức Pamiel 24

2.1.3 Kết quả xác định sức cản tàu theo Pamiel 25

2.1.4 Đồ thị sức cản R = f(v) và công suất kéo EPS = f(v) 26

2.1.5 Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng 26

2.2 TÍNH CHONG CHÓNG 27

2.2.1 Vật liệu chế tạo chong chóng 27

2.2.2 Lựa chọn số lượng và chiều quay chong chóng 27

2.2.3 Lựa chọn đường kính chong chóng 27

2.2.4 Lựa chọn vòng quay chong chóng 28

2.2.5 Tính hệ số dòng theo,hệ số hút 28

2.2.6 Lựa chọn số cánh chong chóng( Z ) 31

2.2.7 Lựa chọn tỷ số đĩa () và chiều dày tương đối của cánh() 32

2.2.8 Nghiệm lại công suất tàu 33

2.2.9 Bảng tổng hợp kết quả tính toán theo sơ đồ đã chọn 34

2.2.10 Kiểm tra chong chóng theo điều kiện bền 35

2.2.11 Kiểm tra chong chóng theo điều kiện xâm thực 35

2.2.12 Tính khối lượng chong chóng 36

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ TRỤC 37

3.1 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 37

3.1.1 Số liệu ban đầu 37

3.1.2 Luật áp dụng, tài liệu tham khảo, cấp thiết kế 38

3.1.3 Bố trí hệ trục 38

3.2 TÍNH ĐƯỜNG KÍNH TRỤC 38

3.2.1 Đường kính trục chong chóng 38

3.2.2 Đường kính trục trung gian 40

3.3 CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC 41

3.3.1 Bulông khớp nối trục 41

3.3.2 Chiều dày khớp nối trục 42

3.3.3 Chiều dài bạc trục chong chóng 42

3.4 ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN GỐI ĐỠ 43

3.4.1 Phụ tải tác dụng lên gối đỡ 43

3.4.2 Nghiệm bền trục 46

CHƯƠNG 4 DAO ĐỘNG NGANG 52

4.1 MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP VÀ SƠ ĐỒ TÍNH 52

4.1.1 Mục đích 52

4.1.2 Phương pháp tính 53

4.1.3 Sơ đồ tính 53

4.2 BẢNG TÍNH VÀ KẾT QUẢ 56

4.2.1 Tần số dao động ngang 56

4.2.2 Bảng kết quả tính 58

4.2.3 Kết luận 59

60

CHƯƠNG 5 CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ 60

5.1 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 60

5.1.1 Số liệu ban đầu 60

5.1.2 Luật áp dụng 60

5.1.3 Cấp thiết kế 60

5.2 HỆ THỐNG BÔI TRƠN 60

5.2.1 Nhiệm vụ và yêu cầu 60

5.2.2 Nguyên lý hệ thống 62

5.2.3 Tính toán hệ thống 64

5.3 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 70

5.3.1 Nhiệm vụ và yêu cầu 70

5.3.2 Tính toán hệ thống 70

5.4 HỆ THỐNG LÀM MÁT 79

5.4.1 Nhiệm vụ và yêu cầu 79

5.4.2 Nguyên lý hệ thống 79

5.4.3 Tính toán hệ thống 80

5.5 HỆ THỐNG KHÔNG KHÍ NÉN 85

5.5.1 HỆ THỐNG KHÔNG KHÍ NÉN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 85

5.5.2 Nguyên lý hoạt động chung 86

5.5.3 Các thiết bị cần thiết trong hệ thống 87

5.5.4 MÁY NÉN KHÍ 91

e Nguyên lý hoạt động 94

5.5.5 Tính toán hệ thống 95

5.6 HỆ THỐNG HÚT KHÔ 96

5.7 HỆ THỐNG CỨU HỎA BẰNG NƯỚC 98

5.8 TÍNH TOÁN THỂ TÍCH TỐI THIỂU CỦA CÁC KÉT DẦU BẨN 100

TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY TÀU

1.1.1 Loại tàu, công dụng

Tàu hàng khô sức chở …… tấn là loại tàu vỏ thép, đáy đôi, kết cấu hàn điện hồquang Tàu được thiết kế trang bị 01 diesel chính, ……… kỳ,truyền động …… cho 01

Phân cấp hệ thống máy tàu: VRM

1.1.4 Các thông số cơ bản phần vỏ tàu

– Chiều dài lớn nhất Lmax = 180,00 m.

– Chiều dài đường nước thiết kế LWL = 172,00 m.

– Chong chóng Định bước.

1.1.6 Quy phạm áp dụng

– TCVN 6259 : 2003 – Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép, 2003.– Theo đăng kiểm DNV

1.1.7 Công ước quốc tế

Tàu được đóng theo các quy định và điều luật quốc tế có hiệu lực trong thời gian

ký kết hợp đồng

1 Công ước quốc tế Solass về an toàn sinh mạng con người trên biển 1974 vớinghị định thư 1978, và những sửa đổi mới nhất bao gồm hệ thống an toàn và báo nguyhiểm (GMDSS)

2 Quy định về tính ổn định (IMO Res.A749)

3 Quy tắc quốc tế về ngăn chặn va chạm ở biển, năm 1972 cùng với một số sửađổi

4 Công ước quốc tế về ngăn chặn ô nhiễm từ tàu (Marpol 73/78) và những sửađổi sau đó ở phụ lục VI

5 Quy tắc về hàng hải của chính quyền kênh đào Suez, bao gồm quy định về đodung tích

6 Các quy định và điều luật hàng hải của kênh đào Panama và vùng nước tiếpgiáp, bao gồm quy tắc về đo dung tích

7 Quy địng IMO A868(20) về việc quản lý sự thay đổi nước ballast

8 Nghị nghị định A468(XII) quy tắc về mức độ tiếng ồn tên tàu

1.2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG VÀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC 1.2.1 Bố trí buồng máy

Buồng máy được bố trí từ sườn 05 (Sn05) đến sườn 34 (Sn34) Lên xuống buồngmáy bằng 06 cầu thang chính (03 cầu thang tầng1 và 02 cầu thang tầng 2, 3) và 01 cầuthang sự cố

Trong buồng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệ thống độnglực, hệ thống ống toàn tàu Điều khiển các thiết bị được thực hiện tại chỗ trong buồngmáy Điều khiển máy chính được thực hiện tại chỗ trong buồng máy hoặc từ xa trênbuồng lái Một số bơm chuyên dụng có thể điều khiển từ xa trên boong chính như bơmvận chuyển dầu đốt, bơm nước vệ sinh, sinh hoạt, các quạt thông gió

1.2.2 Máy chính

Máy chính có ký hiệu 8S42MC Mark-6 do hãng MAN-B&W sản xuất, là loạimáy diesel 2 kỳ,8 xilanh,tác dụng đơn, tăng áp bằng hệ tuabin khí xả hiệu suất cao,một hàng xy-lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp ba vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lựctuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén tự đảo chiều

Điều khiển máy chính: Máy chính được hoạt động từ buồng điều khiển máy, lầulái và trạm điều khiển sự cố ở cạnh máy Thiết bị đo đạc được kiểm soát và thiết kế vớicác thiết bị có thể quan sát dễ dàng từ buồng điều khiển máy

1.2.2.1 Thông số cơ bản của máy chính

– Hãng sản xuất: MAN-B&W– Công suất định mức, [H]: 8200/11152 kW/hp

– Chiều dài bao lớn nhất [Le] 7560 mm

– Bán kính quay trục khuỷu, [R]: 882 mm– Suất tiêu hao nhiên liệu: 174 g/kWh

1.2.2.2. Thiết bị kèm theo máy chính

– 01 tuabin khí xả– 01 sinh hàn khí– 03 thiết bị bôi trơn xylanh kèm bầu hâm điện– 02 các bơm (bơm dầu HFO, LO, DO, nước làm mát)

1.2.3 Tổ máy phát điện

1.2.3.1 Diesel lai máy phát

Diesel lai máy phát có ký hiệu 6N18AL-EV do hãng YANMAR sảnxuất, là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làmmát từ một hệ làm mát trung tâm, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằngkhi nén

– Hãng (Nước) sản xuất: YANMAR (JAPAN)– Công suất định mức, [Ne]: 660/897 kW/hp

– Vòng quay định mức, [n]: 900 rpm

– Số xy-lanh, [Z]: 6– Đường kính xy-lanh, [D]: 180 mm

– Hành trình piston, [S]: 280 mm

– Thứ tự nổ: 1-4-2-6-3-5– Suất tiêu hao nhiên liệu: 190 g/kWh

1.2.3.2 Máy phát điện

Động cơ lai máy phát và máy phát điện được đặt lên một bệ chung Máy phát

được trang bị kèm theo một bảng công tắc điều khiển chính trên boong và một hệthống điều khiển công suất máy phát Động cơ điezen máy phát có khả năng khởi động

và ngừng hoạt động của máy từ bảng điện chính và từ hệ thống quản lý năng lượng

1.2.3.3 Thiết bị kèm theo tổ máy phát điện

1.2.3.4 Tổ máy phát điện sự cố

Diesel lai máy phát

Diesel lai máy phát có ký hiệu 6CTB8.3DM do hãng CUMMINS sản xuất, làdiesel 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng, không tăng áp, làm mát giántiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng điện DC 24V

– Hãng sản xuất: CUMMINS– Công suất định mức, [Ne]: 112 kW

– Hãng sản xuất : YANMAR (JAPAN)

– Vòng quay máy phát: 1800 rpm

Ngoài ra còn có các thiết bị khác kèm theo tổ máy phát điện

1.3 CÁC THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC KHÁC

1.3.1 Dung tích các két

– Két nhiên liệu HFO: 2024 m 3

– Két nhiên liệu DO: 200 m 3

– Két dầu bôi trơn LO: 24 m 3

1.3.2.1 Bơm nước biển làm mát

Bơm nước biển làm mát là loại bơm ly tâm, vỏ bơm bằng kim loại, bánhcánh là hợp kim của nhôm-đồng, trục bằn thép không rỉ Động cơ điện lai bơm

có thiết bị bảo vệ an toàn quá tải và thiết bị tránh ảnh hưởng do nước

– Lưu lượng: 230 m 3 /h

– Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

– Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

– Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

– Cột áp: 0,35 MPa

– Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

– Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

– Động cơ điện có thể đảo chiều

1.3.3.2 Quạt xả buồng máy lọc

– Kiểu: Hướng trục– Hãng sản xuất: SHANGHAI

– Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

– Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

– Hãng (Nước) sản xuất: Aalborg Industries A/S

– Công suất phần đốt dầu: 1800 kg/h

– Công suất phần khí thải tạo ra (ở 75% công suất định mức máy chính):

1200

kg/h

1.3.6.2 Các thiết bị phục vụ

– Bàn điều khiển hãng Aalborg Industries A/S– Bầu hâm dầu FO tới nồi hơi:

+ Hãng sản xuất: Aalborg Industries A/S

+ Hiệu điện thế dòng điện: 440 V

– Bộ ngưng tụ hơi thải được cấp kèm theo nồi hơi

1.3.7 Thiết bị đốt rác thải

1.3.7.1 Lò đốt rác

– Hãng sản xuất: SunFlame– Công suất:

– Hiệu điện thế dòng điện: 440 V

– Lưu lượng: 20 m 3 /h

1.3.7.3 Két dầu bẩn của lò đốt rác

Dung tích két là 1500 l và két được hâm bằng hơi

1.3.7.4 Bơm vận chuyển dầu DO cho lò đốt rác

– Số lượng: 01– Công suất tiêu thụ điên: kW

– Hiệu điện thế dòng điện: 440 V

1.3.8 Các thiết bị chữa cháy buồng máy

1.3.8.1 Trạm chữa cháy buồng máy cố định bằng CO2

– Kiểu: Sợi tổng hợp tẩm cao su

– Hãng sản xuất: JiangSu NanJI Marine

– Có thể hâm nước bằng hơi hoạc điện

Bố trí 01 bình khí nén phục vụ (100 lít/0,8 Mpa) và 01 chai gió điều khiển 10 lít.Ngoài ra trên tàu còn bố trí các thiết bị chiếu sáng, các thiết bị chữa cháy, các thiết

bị điện khác, các tổ quạt hút và thổi buồng máy, cầu thang, van thông biển, bàn nguội,

tủ đựng dụng cụ…

CHƯƠNG 2.SỨC CẢN, THIẾT BỊ ĐẨY

2.1 SỨC CẢN

2.1.1 Các số liệu cơ bản

– Chiều dài lớn nhất Lmax = 180,00 m

– Chiều dài đường nước thiết kế LWL = 172,00 m

– Chiều rộng thiết kế B = 30,00 m

– Chiều cao mạn D = 14,70 m

– Chiều chìm toàn tải d = 9,75 m

– Lượng chiếm nước Disp = 39191,49 tons

– Hệ số béo thể tích CB = 0,76 – Hệ số béo đường nước CW = 0,9306– Công suất tính toán H = 8200/11152 kW/(hp)

4 Hệ số thon đuôi tàu [ϕ] 1,325 0,33 – 1,5

2.1.2.2 Công thức xác định sức cản của Pamiel

Công suất kéo theo Pamiel

( )

0

3

hp LC V

Trong đó:

VS –Tốc độ tàu tương ứng với giá trị EPS cần xác định (m/s);

∇ –Lượng chiếm nước của tàu (tons);

L–Chiều dài tàu thiết kế (m);

C0 –Hệ số tính toán theo Pamiel

2.1.3 Kết quả xác định sức cản tàu theo Pamiel

№ Đại lượng xác định Công thức tính Kết quả

V

= 49271,7 59811,74 70800,7 82991,95

2.1.4 Đồ thị sức cản R = f(v) và công suất kéo EPS = f(v)

Căn cứ vào kết quả tính toán các giá trị R và EPS xây dựng đồ thị R = f(v) và EPS = f(v) cho tra cứu tính toán Đồ thị được trình bày dưới đây:

Hình 2.1 Đồ thị sức cản và công suất kéo

2.1.5 Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng

– Công suất của máy chính Ne = 11152 (hp)

– Chọn hiệu suất chong chóng ηp = 0,64

6000

8000

R

= f(v)

E

PS

= f(v)

– Chọn hiệu suất đường trục ηt = 0,99

– Dự trữ công suất máy chính 10%Ne

– Công suất kéo của tàu EPS = 0,9.Ne.ηp.ηt

2.2.1 Vật liệu chế tạo chong chóng.

Vật liệu chong chóng thường dùng là: đồng thau (KHBSC – 1) đối với chongchóng có bước cố định hoặc biến bước, thép Cac-bon thường ( KFS ) đối với chongchóng có bước cố định kết cấu hàn

Vậy ta chọn vật liệu chế tạo chong chóng là đồng thau KHBSC – 1

2.2.2 Lựa chọn số lượng và chiều quay chong chóng.

Số lượng chong chóng x, đối với tàu có lượng chiếm nước, thường được chọnphụ thuộc vào số lượng động cơ chính và hình dạng, kết cấu vùng đuôi tàu Ngoài ra

nó còn phụ thuộc vào yêu cầu về lực đẩy, phụ thuộc vào tính an toàn khi khai thác,phụ thuộc vào sự thay đổi yêu cầu về công suất Thông thường số lượng chong chóngđược chọn bằng số lượng động cơ chính, trừ những trường hợp đặc biệt theo yêu cầucủa chủ hàng Vậy ta chọn x = 1

Trường hợp tàu có một chong chóng, chiều quay của chong chóng phụ thuộcvào chiều quay trục ra của động cơ hoặc chiều quay trục ra của hộp số, nó không ảnhhưởng nhiều đến tính di động của tàu Vậy ta chọn chiều quay của chong chóng làquay phải

2.2.3 Lựa chọn đường kính chong chóng.

Bắt đầu từ khả năng bố trí chong chóng ở phía đuôi tàu, giới hạn giá trịđường kính chong chóng đối với tàu biển, trong tính toán sơ bộ ta có thể chọnnhư sau:

+ Đối với tàu có một trục chong chóng: D = ( 0,68 ÷ 0,75 )T.

+ Đối với tàu có hai trục chong chóng: D = ( 0,62÷0,70 )T.

Trong đó: - D (m) Là đường kính sơ bộ của chong chóng

- T (m) Là chiều chìm trung bình của tàu.

Vậy ta chọn: D = 0,7.T = 0,70 9,75 = 6,825 (m)

2.2.4 Lựa chọn vòng quay chong chóng.

Vòng quay của chong chóng được lựa chọn dựa theo công suất của độngcơ

+ Đối với động cơ có công suất nhỏ( Ne cỡ vài trăm CV ) tachọn n > 500 vg/ph

+ Đối với động cơ có công suất trung bình(Ne từ (1 ÷

Vòng quayđịnh mức

ndm(vg/ph)

Đường kínhxilanh(mm)

Hành trìnhpiston(mm)

di theo để điền đầy đó gọi là dòng theo Ngoài ra trong lớp biên ở vỏ bao tàu có mộtdòng bị cuốn theo gọi là dòng theo ma sát, hợp lại ta gọi là dòng theo với vận tốc dòngtheo là: vψ

Do xuất hiện dòng theo nên tốc độ tịnh tiến của chong chóng so với các hạtlỏng bao quanh nó sẽ là:

ψ là hệ số kể đến ảnh hưởng của thân tàu đến sự làm

việc của chong chóng

Trong đó: + vψ(m/s) là vận tốc dòng theo

+ v (m/s) là vận tốc tàu

+ vp (m/s) là vận tốc chong chóng khi làm việc độc lập

Hệ số dòng theo được tính theo công thức Papmiel:

V là thể tích ngâm nước của tàu

+ D = 6,825 m là đường kính sơ bộ của chong chóng + Fr =

2.2.5.2 Hệ số hút( t ).

Chong chóng làm việc sau thân tàu nên trường áp suất sau than tàu bị thay đổi.Như vậy do chong chóng làm việc sau than tàu nên tạo ra sự chênh lệch áp suất giữamũi và đuôi tàu (áp suất vùng đuôi giảm nhanh so với vùng mũi) Sự chênh lệch về ápsuất sinh ra sức cản bổ sung hay còn gọi là lực hút Vì vậy tàu muốn chuyển động vềphía trước, cần có lực đẩy bổ sung thắng lực cản bổ sung này Do đó, lực đẩy toànphần do chong chóng sinh ra được chia làm hai thành phần:

−

Trong đó: - e

R P x

= là lực đẩy có ích của chong chóng

+ Đối với chong chóng làm việc khi hệ số tải lớn, tăng số cánh sẽ thích hợp hơn,bởi vì trong trường hợp này hiệu suất của chong chóng tăng thêm ( 2 ÷ 3 ) % từ sự

giảm tổn thất ở mút cánh chong chóng

Số cánh chong chóng Z được lựa chọn phải thỏa mãn hai yêu cầu:

+ Yêu cầu về mặt tính năng

Số cánh chong chóng được lựa chọn theo hệ số lực đẩy theo đường kính

v k

P n

v P là vận tốc chong chóng khi làm việc độc lập

- n = 2,267 vg/s là vòng quay của chong chóng

- ρ ( kgs2/m4) là mật độ của nước

+ ρ = 102 đối với nước ngọt.

+ ρ = 104 đối với nước biển.

Vậy ρ = 104 kg 2

s / 4

m

- P = 85478 kG là lực đẩy của chong chóng

+ Yêu cầu xuất phát từ điều kiện không có sự trùng hợp của vòng quay

Số cánh chong chóng Z phải khác bội số và ước số của số xi lanh động cơ đểloại bỏ hiệu ứng cộng hưởng

Vậy ta có:

2.2.7 Lựa chọn tỷ số đĩa (θ) và chiều dày tương đối của cánh(δmax).

+) Theo điều kiện bền, tỷ số đĩa được chọn không nhỏ hơn giá trị tính theo công thức sau:

c là hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chong chóng

+ c'= 0,1 đối với gang

+ c'= 0,065 đối với thép nhẹ

+ c'= 0,060 đối với đồng thau

+ c'= 0,055 đối với thép không gỉ

+ m' = 2,00 đối với tàu phá băng

+ m' = 1,75 đối với tàu làm việc ở vùng có băng + m' = 1,50 đối với tàu kéo và tàu đẩy

+ '

m = 1,15 đối với các tàu thông thường

⇒ Ta chọn m' = 1,15

- D = 6,825 (m ) là đường kính sơ bộ của chong chóng.

- δmax = ( 0,08 ÷0,10 ) là giá trị giới hạn chiều dày tương đối

của cánh ở tiết diện trên khoảng cách bằng ( 0,6 ÷0,7 )R.

⇒ Ta chọn: θ = 0,55 > '

min

θ = 0,4002

2.2.8 Nghiệm lại công suất tàu.

* Công suất động cơ truyền cho chong chóng

NP = Ne .k.ηdt.ηÔ.

Trong đó: + k _ hệ số kể đến lượng dự trữ công suất

Chọn lượng dự trữ công suất là 10% ⇒ k = 0,9.

+ ηdt _ hiệu suất đường trục.

* Nghiệm lại công suất tàu

Công suất tàu được nghiệm lại theo công thức:

Trong quá trình tính toán ở lần thử thứ i nếu:

+ ∆< 3% Thì dừng lại (lấy kết quả và tiến hành kiểm tra chong chóng theođiều kiện bền và điều kiện chống xâm thực)

+ ∆> 3% Thì ta phải tính tiếp ở lần thử thứ ( i + 1 ) với vận tốc giả thiết vs(i+1):cho tới khi nào sai số công suất ∆N < 3% thì dừng lại và vận tốc tinh toán đó là vậntốc tối ưu khi khai thác tàu

Trong đó:

+ NP (Cv ) Là công suất thực tế mà động cơ truyền cho chong chóng + NPi (Cv ) Là công suất yêu cầu( là công suất mà chong chóng sử dụng

để chạy với vận tốc vSi )

+ i (lần) Là số lần thử trong quá trình thiết kế

+ vSi (hl/g) Là vận tốc giả thiết của tàu

⇒Kết quả tính toán được ghi trong bảng sau:

2.2.9 Bảng tổng hợp kết quả tính toán theo sơ đồ đã chọn.

STT Các đại lượng cầntính Cách xác định Đơn vị Kết quả

p c

v D

e Pi

p

P v N

Vậy chong chóng đã thiết kế thỏa mãn công suất yêu cầu cho việc đẩy tàu.

2.2.10 Kiểm tra chong chóng theo điều kiện bền

Theo công thức:

3 4 3 2

max

` min

10

'

'.375,

θ

Với: D = 5,2 m là đường kính của chong chóng

P = 85478 kG là lực đẩy của chong chóng

2 3

Kết luận:

Vậy điều kiện bền thoả mãn

2.2.11 Kiểm tra chong chóng theo điều kiện xâm thực

Theo công thức:

' min 130 n D

p

k

p s

c

ξθ

Suy ra Ps = 10330 + 1025.6,9 -238 =17165 kG/m2

min

0, 265130.1, 4 .(2, 267.5, 2) 0,39 0,55

17165

Vậy điều kiện xâm thực được đảm bảo

2.2.12 Tính khối lượng chong chóng

Khối lượng chong chóng được tính theo công thức:

Như vậy qua quá trình tinh toán ta có chong chóng với các kích thước cơbản sau:

Đường kính chong chóng : D = 5,2 m

Số cánh : Z = 4 Cánh

Tỉ số đĩa : θ = 0,55

Tỉ số bước : H/D = 0,71

Chiều dài củ chong chóng : l0 = 1,65 m

Đường kính trung bình củ chong chóng: d0 = 1,1 m

Khối lượng chong chóng : G = 16903 (Kg)

CHƯƠNG 3.THIẾT KẾ HỆ TRỤC

3.1 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ

3.1.1 Số liệu ban đầu

_ Công suất tính toán H = 8200/11152kW/(hp)

Tàu được bố trí 01 hệ trục chong chóng đặt tại mặt phẳng dọc tâm tàu, song song

với đường chuẩn và cao cách đường chuẩn 3050 mm Toàn bộ hệ trục dài 13302 mm,

bao gồm 01 trục chong chóng và 01 trục trung gian

3.2 TÍNH ĐƯỜNG KÍNH TRỤC

3.2.1 Đường kính trục chong chóng

Bảng 3-1: Bảng tính đường kính trục chong chóng

№ Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

1 Công suất liên tục lớn nhất của động cơ H kW Được xác định theo lý lịch máy 82002

№ Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

5 Giới hạn bền kéo danh nghĩa của vật liệu trục Ts N/mm 2 Lấy giá trị nhỏ nhất của

H k d

Kết luận:

Đường kính cơ bản của trục chong chóng thiết kế :

ds = 440 mmĐường kính trục tại gối đỡ sau :

dcc = 460 mm

Đường kính trục tại gối đỡ trước :

dcct= 462 mm

3.2.2 Đường kính trục trung gian

Bảng 3-2: Bảng tính đường kính trục trung gian

№ Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

1 Công suất liên tục lớn

nhất của động cơ H kW Được xác định theo lý lịch máy 82002

5 Giới hạn bền kéo danh

nghĩa của vật liệu trục Ts N/mm 2 Lấy giá trị nhỏ nhất của thép KSFR60 590

N

H Fk d

=